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铮议|这样做,电费可以少一半!
时间:2020-12-30 来源:中国电力报
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这样做,电费可以少一半!
 
——基于美国市场的电动汽车电费成本分析
 
提要:电动汽车(EV)革命眼下正进行得如火如荼。据彭博新能源财经《2019电动车行业展望》报告所述,美国2019年本土电动车销量占全部汽车总销量的2%,这一比例将在2040年激增到接近60%。此外该报告也显示,美国2018年上半年售出的电动车数量已经超过了2016年全年的销售总量。与传统燃油车辆只能在加油站加油不同,电动车可以在家、公司或公共场所等许多不同地点充电。那么电动车用量的增长对商业建筑业主而言意味着什么呢?

电动车在环保、健康、经济性等诸多方面都具有优势,但如果未得到妥善管理,它们反而会给建筑业主带来高昂的电费成本。

针对电动车在办公场所充电的场景深入研究分析后发现,在未经管理的情况下,电动车可能会带来45%~89%的用电成本增加。而在管理得当的情况下——例如给充电桩安上独立电表,并将其信息与大楼的管理系统同步加以管理——业主们就可以既控制住电费,又保留广受欢迎的充电便利设施,同时还能支持加速电动车的应用和节能减排。这也将成为未来电网和建筑互通互联运作模式的一个重要组成部分。

商业建筑用电账单分析

在美国,商业建筑用电账单由两部分组成:一是以千瓦时计算的总用电量,二是以千瓦计算的需量电费。下图1中建筑在一天内的用电负荷分布展示了二者的区别。

图1:用电量与需求

总用电量考虑的是一整段计费时间内的能源消耗总量,也就是图中曲线下面部分的总面积。与之相对的,建筑的用电需量却在每时每刻发生着变化。某个月的需量电费常常是根据建筑用电量最大的15或30分钟之中的用电量来计算,其影响可能达到当月用电总成本的50%以上

图二展示了科罗拉多州博尔德市一座高能效商业建筑每月电费账单的构成。在一些月份里,需量电费高达账单总额的近80%。虽然提高能效可以降低总用电量,但短时间内的用电需量激增却依然会极大地增加成本。
图2:高能效商业建筑电费账单

值得注意的是,电动车与其他用电设备最大的区别在于它的需求负荷更高,且充电需求发生的时间非常不规律。例如,一台电动车充电桩的峰值需求就相当于一,而且无论何时只要一插入电动车用电负荷就会立刻飙升,这就有可能产生大量用电成本。正因为需量电费是用电成本的主要部分,分析了如何减少电动车充电带来的的高额需量电费才显得至关重要。

电动车充电挑战

很多时候建筑中的充电桩并未配有专门的电表,这一方面是因为人们没有意识到电表的重要性,一方面是因为安装起来格外复杂。它们大多与建筑的整体供电系统捆绑在一起,所以建筑业主常常需要承担全额的需量电费,而不会将其转移到电动车用户。因此在建筑中充电的成本(业主承担)和充满电所获取收益(电动汽车用户获取)的利益主体产生了差异。

同时,工作场所中的人们常常选择在上午进行充电,此时建筑也正好处在供电压力逐渐增加的状态。由于大多数建筑物选择用电力供暖,上午时段的用电负荷就更加沉重和集中,也给电网带来更大的挑战。而在下午特别炎热的日子里,建筑还可能在上午提前启动制冷。当所有这些用电负荷叠加在一起时,电力公司面对的可能就不再是晚间用电高峰,而是早间用电高峰,甚至是早晚双峰的局面。这些峰值需求的大幅上升会增加对发电、输电和配电基础设施的需求,进而增加所有电力用户的碳足迹与用电成本。

为电动车的大规模推广应用提前做好规划

在美国,许多城市和村镇都制定了相关建筑规范,要求建筑保有一定数量的电动车充电设施,其中包括电动车充电预备兼容设施(已预置线管但未安装线路/插座)和电动车充电设备(EVSE,已完全安装并可以运行的充电桩)。国际建筑规范(IBC)和国际节能规范(IECC)等标准建筑规范组织也都制定了电动车相关方面的规范。这些规范要求电动车停车位必须达到停车位总数的一定比例,
从2%到90%不等。例如,科罗拉多州博尔德市采用的IBC 2017年规范就要求商业建筑中必须有10%的停车位具备电动车充电预备兼容设施。建筑业主应提前为这些规范上的变化做好准备以防止用电成本的激增。

电动车充电负荷和需量电费

通过分析科罗拉多州丹佛市一座建筑面积为10万平方英尺(约9290m2)的建筑的用电负荷分布,我们认为在标准办公/通勤时间模式下,当电动车的数量超过56辆,充电负荷就将会超过建筑本身的峰值需求,进而触发需量电费。由于电动车充电与建筑用电高峰(包括供热、制冷、插座负荷等)同时发生,新的建筑用电需求或总用电需求将会增加44%,达到454千瓦,每年增加4600美元的额外成本。

图3:装备56个电动车充电桩的10万平方英尺建筑用电负荷曲线

图4:电动车容纳量标准
电动车负荷管理策略

基于分析,我们建议建筑业主们可以使用下列三种策略来避免建筑用电需求的增加以及随之而来的需量电费。
充电管理系统
为实现清洁能源未来,电动车数量的增长是令人欣喜且必要的。但在提高电动车用量的同时,不应当给电网带来更多压力或给建筑业主带来额外成本。幸运的是,通过一些简单的方法,我们可以在提供电动车充电服务的同时,更好地管理我们的建筑用电负荷。

本文于2020年8月22日发表于《中国电力报》
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